Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Кафедра: ТиТР

Дисциплина: Технологические измерения при ГРР

Группа: ГГ-08-03

Лабораторная работа

Измерители расхода промывочной жидкости

Проверил: Матвеев А.В.

Выполнил: Пирогов Л.В.

Красноярск 2012 г.

Цель работы. Знакомство с расходомерами, изучение их конст­рукции и принципа действия.

Оборудование и материалы. Приборы ЭМР-2; РПЛ-1; плакаты.

Краткие теоретические сведения

Наземные расходомеры предназначены для измерения расхода промывочной жидкости, закачиваемой в скважину. Наибольшее распро­странение получили электромагнитные расходомеры типа ЭМР-2; 3 и расходомеры обтекания - РПЛ-1.

Электромагнитный расходомер ЭМР-2

В состав расходомера входят измерительный преобразователь и пульт прибора, соединяемый двумя двухжильными кабелями, и кабель питания. Схема расходомера ЭМР-2 представлена на рис. 6.

Измерительный преобразователь

Трубопровод 1, изготовленный из алюминиевого сплава, покрыт изнутри полиэтиленовой трубкой. В трубопровод вмонтированы два изолированных друг от друга электрода 2, один из которых соединен с корпусом преобразователя, изготовленным из немагнитного материала, а второй выведен на штырек контактного разъема «Сигнал». Трубопровод охвачен сердечником, собранным из пластин электротехнической стали. На сердечник надеты две катушки возбуждения 3, включенные последо­вательно. Общая точка обмоток катушек соединена корпусом, а их кон­цы выведены на штырьки «Питание» этого же контактного разъема. Действие преобразователя основано на явлении индуктирования ЭДС в среде, движущейся в магнитном поле.

Пульт прибора

Пульт состоит из трех основных частей: блока питания, измери­тельного усилителя и измерительного прибора.

Напряжение сети переменного тока через пакетный выключатель В, предохранитель и дроссель подается на первичные обмотки силового трансформатора. Дроссель совместно с конденсатором С₁ и обмотками трансформатора образует феррорезонансный стабилизатор напряжения. Со вторичной обмотки III снимается напряжение 36 В для питания пре­образователя, а с части этой обмотки - 6,3 В для индикаторной лампы.

С обмотки IV 36 В подается на выпрямительный мост Д7-Д10, выпрям­ленное напряжение через сглаживающий фильтр R29, С13 поступает на вход электронного стабилизатора, а с его выхода - на питание измери­тельного усилителя. С обмотки V снимается напряжение калибровочно­го сигнала около 1,5 В.

Измерительный усилитель предназначен для усиления сигнала, поступающего с преобразователя, до величины, обеспечивающей необ­ходимую точность измерения. Он состоит из эмиттерного повторителя, усилителя напряжения, усилителя мощности и выпрямителя с удвоением напряжения.

Эмиттерный повторитель согласует выходное сопротивление из­мерительного преобразователя с входным сопротивлением усилителя. Нагрузкой повторителя являются резисторы R1 и R&. При работе прибо­ра с пределом измерения 300 л/мин выходное напряжение снимается с резистора RS. При использовании предела измерения 150 л/мин с преоб­разователя поступает вдвое меньший сигнал, но при этом напряжение снимается с резисторов R1 и R&. Поэтому в обоих случаях предельное напряжение сигнала на выходе повторителя одинаково, что обеспечивает одинаковое предельное отклонение измерительного прибора.

Усилитель напряжения и усилитель мощности обеспечивают тре­буемое усилие измеряемого сигнала. В коллекторную цепь транзисто­ра 7Т5 включена первичная обмотка понижающего трансформатора, со­гласующего сопротивления транзистора и нагрузки. Вторичная обмотка этого трансформатора соединена с выпрямителем, собранным по парал­лельной схеме удвоения напряжения. Выход выпрямителя нагружен на измерительный прибор.

Для обеспечения устойчивой работы усилителя в широком диапа­зоне температур от -30 до +50 °С предусмотрен ряд мер. К ним относят­ся: стабилизация напряжения питания усилителя с помощью компенса­ционного электронного стабилизатора, дополнительная стабилизация питания эмиттерного повторителя с помощью электронного стабилиза­тора параметрического типа (Д1, R9), глубокая отрицательная обратная связь, осуществляемая подачей части напряжения с выхода транзистора 77 через резистор RIA на вход транзистора 74 в противофазе с напряже­нием входного сигала и др.

Принцип работы

При включении питания переменный ток, протекающий по об­моткам возбуждения преобразователя, создает переменный и магнитный поток, пронизывающий трубопровод и находящуюся в нем жидкость. Пока жидкость неподвижна, ЭДС в ней не индуктируется, напряжение на выходе преобразователя отсутствует, сигнал на вход усилителя не поступает, во вторичной обмотке выходного трансформатора тока нет, и стрелка измерительного прибора находится на нулевой отметке.

При движении жидкости через трубу преобразователя в жидкости индуктируется переменная ЭДС, часть этой ЭДС, пропорциональная средней скорости движения жидкости, снимается электродами, вмонтированными в диаметрально противоположных точках трубы в плоско­сти, перпендикулярной к силовым линиям магнитного поля преобразо­вателя.

Напряжение на выходе преобразователя определяется по формуле

U=a*Q,

где Q - расход жидкости, см³/с; а - коэффициент преобразования, В-с/см³. Для преобразователя ЭМР

а =1,5-10^б В*с/см³.

При расходе жидкости Q = 100 л/мин = 1,66-10³ см³/с, напряжение на выходе преобразователя

U= а Q = 1,5-10"⁶-1,66-10³ = 2,5-10"³ В = 2,5 мВ,

а при расходе жидкости Q=10 л/мин - всего 0,25 мВ.

Измеряемый сигнал с выхода преобразователя через тумблер 51, установленный в положение «Измерение», поступает на вход эмиттерно­го повторителя. Выходное напряжение повторителя, снимаемое с рези­стора R& или с резисторов R1 и 7?8, в зависимости от положения тумбле­ра В2 прикладывается через конденсатор связи С1 к участку эмиттер -база транзистора ТА. Усиленный по напряжению сигнал с коллекторной нагрузки R15, выходного каскада усилителя напряжения через конденса­тор связи С6 подается на базу транзистора усилителя мощности 7Б и по­сле усиления через выходной трансформатор поступает на выпрямитель. Выпрямленное и удвоенное напряжение с конденсатора 01 подается на измерительный прибор; угол отклонения стрелки прибора пропорциона­лен расходу жидкости.

Техническая характеристика расходомера ЭМР-2 дана в табл. 3.

Таблица 3 - Техническая характеристика ЭМР-2

Показатель	Тип датчика, которым может комплектоваться прибор
	ДР20	ДР40	ДР80
Диапазон измерения расхода, л/мин	0-150 0-300	0-500 0-2000	0-2500 0-5000
Допустимое рабочее давление, кгс/см2	60	200
Основная погрешность измерения, %	2,5
Температура окружающего воздуха, °С	От-30 до+50
Потребляемая мощность, Вт	250
Исполнение прибора	Пылебрызгонепроницаемое